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蒸发散热

蒸发散热是指体液的水分在皮肤和粘膜(主要是呼吸道粘膜)表面由液态转化为气态,同时带走大量热量的一种散热方式。每蒸发1g水可带走2.44 kJ热量,因此蒸发是非常有效的散热方式。

蒸发可分为不显汗和发汗两种。不显汗(又称不感蒸发 )在未聚集成明显的汗滴之前即被蒸发的一种持续性的散热形式。一般不为人们所察觉。在中等室温(30℃以下)和湿度条件下,约有25%的热量是由这种方式散发的发汗是汗腺主动分泌汗液的活动过程,汗液的蒸发可有效地带走热量。因为发汗可以感觉得到,又称为可感蒸发。

人体蒸发有二种形式:即不感蒸发(insesible perspiration)和发汗(sweating)。人体即使处在低温中,没有汁液分泌时,皮肤和呼吸道都不断有水分渗出而被蒸发掉,这种水分蒸发称为不感蒸发,其中皮肤的水分蒸发又称为不显汗,即这种水分蒸发不为人们所觉察,并与汁腺的活动开关。在室温30℃以下时,不感蒸发的水分相当恒定,有12-15g/hm2水分被蒸发掉,其中一半是呼吸道蒸发的水分;另一半的水分是由皮肤的组织间隙直接渗出而蒸发的。人体24h的不感蒸发量为400-600ml。婴幼儿的不感蒸发的速率比成人大,因此,在缺水时婴幼儿更容易造成严重脱水。不感蒸发是一种很有成效的散热途径,有些动物如狗,虽有汁腺结构,但在高温环境下也不能分泌汁液,此时,它必须通过热喘呼吸(panting)由呼吸道来增强蒸发散热。

发汗汗腺分泌汁液的活动称为发汗。发汗是可以意识到的有明显的汗液分泌,因此,汁液的蒸发又称为可感蒸发。

人在安静状态下,当环境温度达30℃左右时便开始发汗。如果空气湿度大,而且着衣较多时,气温达25℃便可引起人体发汗。人进行劳动或运动时,气温虽在20℃以下,亦可出现发汗,而且汗量往往是较多的。

汗液中水分占99%,而固体成分则不到1%,在固体成分中,大部分为氯化钠,也有少量氯化钾、尿素等。同血浆相比,汗液的特点是:氯化钠的浓度一般低于血浆;在高温作业等大量出汗的人,汗液中可丧失较多的氯化钠;汗液中葡萄糖的浓度几乎是零;乳酸浓度主于血浆;蛋白质的浓度为零。实验测得在汗腺分泌时,分泌管腔内的压力高达37.3kPa(250mmHg)以上。这表明汗液不是简单的血浆滤出液,而是由汗腺细胞主动分泌的。大量的乳酸是腺细胞进入分泌活动的产物。刚刚从汗腺细胞分泌出来的汗液,与血浆是等渗的,但在流经汗腺管腔时,由于钠和氯被重吸收,所以,最后排出的汗液是低渗的。汗液中排出的钠量也受醛固醇的调节。下因为汗液是低渗的,所以当机体因大量发汗而造成脱水时,可导致高渗性脱水。

发汗是反射活动。人体汗腺接受交感胆碱能纤维支配,所以乙酰胆碱对小汗腺有促进分泌作用。发汗中枢分布在从脊髓到大脑皮层的中枢神经系统中。在正常情况下,起主要作用是是下丘脑的发汗中枢,它很可能位于体温调节中枢之中或其附近。

在温热环境下引起全身各部位的小汗腺分泌汗液称为温热性发汗。始动温热性发汗的主要因素有:①温热环境刺激皮肤中的温觉感受器,冲动传入至发汗中枢,反射性引起发汗;②温热环境使皮肤血液被加温,被加温的血液流至下丘脑发汗中枢的热敏神经元,可引起发汗。温热性发汗的生理意义在于散热。若每小时蒸发1.7L汗液,就可使体热散发约4200kJ的热量。但是,如果汗水从身上滚落或被擦掉而未被蒸发,则无蒸发散热作用。

发汗速度受环境温度和湿度影响。环境温度越高,发汗速度越快。如果在高温环境中时间太长,发汗速度会因汗腺疲劳而明显减慢。湿度大,汗液不易被蒸发,体热因而不易蒸发,体热因而不易散失。此外,风速大时,汗液易蒸发,汗液蒸发快,容易散热而使发汗速度变小。
  劳动强度也影响发汗速度。劳动强度大,产热量越多,发汗量越多。

精神紧张或情绪激动而引起地发汗称为精神性发汗。主要见于掌心、脚底和腋窝。精神性发汗的中枢神经可能在大脑皮层运动区。精神性发汗在体温调节中的作用不大。

蒸发散热有明显的种属特异性。

马大量出汗,牛有中等程度的出汗能力;

绵羊、狗通过热喘呼吸由呼吸道加强蒸发散热,动物的呼吸频率升高到200~400次分钟-1,呈张口呼吸,唾液分泌量明显增加;啮齿动物是向毛上涂抹唾液或水来蒸发散热。

当产热过程与散热过程达到动态平衡时,动物的体温就可维持在一定的水平上。除此而外,还有小部分热量随呼出气体、尿、粪等排泄而散失鱼类属于水栖变温动物,由于鱼体内存在着类似的逆流热交换系统,而保持肌肉的温度比水温度高14℃,因而,金枪鱼在水中游泳不受水温的限制;同时,金枪鱼的消化器官和肝脏能保持较高的温度,以提高消化率,供给肌肉更多的热量,提高作功效率。


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